пятница, 9 февраля 2024 г.

С помощью космических лучей исследователи надеются открыть древний подземный мир Иерусалима

 

С помощью космических лучей исследователи надеются открыть древний подземный мир Иерусалима

Подготовил Семен Чарный 8 февраля 2024
Поделиться131
 
Твитнуть
 
Поделиться

В 2023 году группа физиков и археологов из Тель-Авивского университета по канату пробиралась в подземную пещеру вблизи Старого города Иерусалима. Они использовали веревки и блоки, чтобы спустить вниз некое довольно крупное приспособление, пишет журналистка The Times of Israel Диана Блеттер.

Установка мЮонного детектора у источника гихон. 2023

Сооружение, состоящее из металлических компонентов, соединенных клубками проводов, трубок, лент и зажимов, было едва ли не самым вероятным предметом, который можно было бы ожидать найти в скалистых углублениях пещеры: машиной времени, перенесшейся на 3000 лет назад, в прошлое.

В каком-то смысле это так и было.

Устройство, известное как мюонный детектор, было установлено в пещере с целью использовать субатомные частицы для выявления пока не открытых секретных проходов, ведущих к источнику Гихон – важному источнику воды в городе в древние времена. При этом открытие предполагалось сделать, даже не взяв в руки лопату.

«Все древние города нуждались в водоснабжении и укрепленных секретных путях, чтобы можно было добраться к источнику в случае чрезвычайной ситуации или войны», – рассказывает профессор Одед Липшиц, директор отдела изучения древнего Израиля в Тель-Авивском университете и один из четырех координаторов проекта по составлению карты туннелей, камер и каналов под Иерусалимом.

Устройство, созданное командой ученых Тель-Авивского университета, разработано для обнаружения и регистрации углового распределения мюонов – крошечных, но мощных частиц, образующихся при столкновении космических лучей с земной атмосферой.

Для археологов использование физики элементарных частиц с целью заглянуть в глубокие слои под поверхностью землю – это заманчивый способ изучения истории города. Иерусалим весь заполнен слоями древних поселений, но столь же полон он чувствительностью к покушениям на религиозные святыни. Это делает раскопки под многими важными объектами, особенно под Храмовой горой, сложной, если не невыполнимой задачей.

Сборка мюонного детектора в пещере под городом Давида. 2023

По словам Липшица, метод, известный как мюонная радиография, мог бы пролить свет на жизнь в Иерусалиме в древние времена, в том числе на укрепления, построенные жителями города, гробницы и другие помещения, которые они могли вырезать в камне, а также на их доступ к воде во времена вражеской осады, как в данном случае.

Исследователи полагают, что детектор выявит все, не перевернув ни камня и не повредив ни здания над землей.

«Мы мечтаем провести сканирование под землей в поисках туннелей, которые могли бы привести к Храмовой горе, – говорит профессор Эрез Эцион из Школы физики и астрономии Саклера. – Мюонные детекторы могут предоставить нам инструменты для пассивного поиска под землей».

Эцион, Лирон Барак и команда из Школы физики и астрономии работали над проектом вместе с профессором Ювалем Гадо из Школы еврейских исследований и археологии Розенберга, а также с Липшицем, Ифтой Шалев из Управления древностей Израиля и командой из Rafael Industries, в том числе Ифтахом Сильвером.

Помимо детектора в районе источника Гихон, другой мюонный детектор был установлен за так называемой «Каменной ступенчатой структурой» – огромной стеной в Городе Давида, построенной около 3000 лет назад.

Это место, примерно на полпути между источником Гихон и Храмовой горой, является самой глубокой точкой восточного склона Города Давида – узкого хребта, который спускается на юг от Храмовой горы к долине Кедрон (за пределами стен Старого города, где находится современный район Сильван). Археологи определяют это место как старейшую часть Иерусалима, связывая его с библейскими рассказами о городе.

Направив детектор на Храмовую гору, исследователи надеются использовать прибор для обнаружения туннелей или подземных пространств, идущих из-под не раскапываемой платформы к источнику.

Липшиц и Эцион знали друг друга еще со школьных времен в Кирьят-Тивоне, где они вместе играли в команде по водному поло более сорока лет назад. 

«Древняя история», – язвительно отмечает Эцион.

В университете два профессора обсуждали разнообразные идеи, над которыми вместе работали, а затем решили объединиться в проекте, сочетающем физику и археологию.

 «Как историк, я считаю, важно понимать нашу историю, – заявляет Липшиц. – Город Давида является самым важным местом для всех трех монотеистических религий».

Эрез Эцион (слева) и Одед Липшиц (справа)

Мюоны испускаются в верхние слои атмосферы лучами из космоса, которые взаимодействуют с атомами в атмосфере Земли. Мюоны движутся почти со скоростью света, их практически невозможно остановить, они способны проникать практически сквозь все, включая твердые породы. Установив детектор на более низкой высоте, чем целевая область, и правильно наклонив его, ученые смогли проанализировать скорость прохождения мюонов сквозь все, что они хотят изучить.

«Поскольку мюоны приходят с неба, необходимо разместить детектор в месте, расположенном ниже изучаемой области, чтобы увидеть, есть ли какое-то отклонение в грунте между детектором и поверхностью», – объясняет Эцион.

Если детектор получает больше мюонов, чем ожидалось, это означает, что часть своего подземного путешествия частицы прошли не через материю, а через пустую полость.

Исследование это основано на старой идее, еще 1960-х годов: тогда группа исследователей под руководством нобелевского лауреата по физике Луиса Альвареса использовала мюонные детекторы для сканирования пространства внутри пирамиды Хефрена в Египте.

Альварес не нашел «тайных тронов», но придумал «вполне работоспособное устройство», замечает Эцион. 

В 2023 году, также используя мюонные детекторы, исследователи обнаружили неизвестную камеру уже в Великой пирамиде Гизы, пирамиде Хеопса.

Ученые в Италии работают над использованием мюонов для составления карты внутренней части горы Везувий – для моделирования динамики извержения вулкана, который разрушил Помпеи в 79 году н. э. и до сих пор представляет угрозу для Неаполя.

В Иерусалиме в течение следующих двух лет исследователи надеются установить целый ряд детекторов. Команда полагает, что с помощью нескольких детекторов, использующих «мюонную томографию», она сможет не только обнаружить, где находятся полости, но и получить сведения об их размерах и о том, что находится внутри, построив трехмерную карту подземелий древнего города.

Физики разрабатывают инновационный метод, который повысит точность детектора и его способность обнаруживать пустоты меньших размеров.

«Вы не можете пойти и купить мюонный детектор, – усмехается Эцион. – Вы должны построить его сами».

Модель города Давида во времена Второго Храма

Эцион участвовал в создании мюонных детекторов для эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере в Швейцарии. Однако он замечает, что это была «установка детектора в лабораторных условиях, которая сильно отличается от его строительства под землей».

«Тут же была чрезвычайно сложная задача, – объясняет Эцион. – В лаборатории мы находимся в стерильной среде. А здесь мы восстановили детектор за несколько сумасшедших дней, под землей, где темно и влажно, вдали от чистой лаборатории с идеальными условиями…»

Еще больше усложняет задачу то, что детекторам приходится оставаться во влажной подземной среде в течение длительного времени. По словам Эциона, скорость мюонов, проникающих в землю, очень мала, и сбор данных занимает месяцы. Тем не менее он утверждает, что детектор работает «на удивление хорошо».

«Нас очень удивило, что это вообще сработало», – признается он.

Помимо археологии, метод «мюонной томографии» может быть использован для обнаружения туннелей, вырытых террористическими группировками ХАМАС и «Хезболла» под землей, где находятся границы Израиля с Газой и Ливаном соответственно. Однако в данный момент команда Тель-Авивского университета использует свои детекторы для обнаружения туннелей более древнего происхождения.

«Мы постоянно совершенствуем конструкцию устройств, обеспечивающих работу и обнаружение в суровых подземных условиях, – рассказывает Эцион. – И мы уже продемонстрировали, что сможем предоставить реальную карту скрытых туннелей и каналов древнего Иерусалима».

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Красильщиков Аркадий - сын Льва. Родился в Ленинграде. 18 декабря 1945 г. За годы трудовой деятельности перевел на стружку центнеры железа,километры кинопленки, тонну бумаги, иссушил море чернил, убил четыре компьютера и продолжает заниматься этой разрушительной деятельностью.
Плюсы: построил три дома (один в Израиле), родил двоих детей, посадил целую рощу, собрал 597 кг.грибов и увидел четырех внучек..